一种高强度单组分聚氨酯防水涂料的研制

data-full-width-responsive="true"> 0 前 言聚氨酯防水涂料具有施工简便、易操作的优点，其液态施工整体防水效果好, 对需要防水的各种形状基面能形成连续不断的整体防水层，目前已在建筑防水行业中得到广泛的认可和应用。随着建筑工程对防水等级的要求越来越高，特别是在铁路、隧道、桥面等重点工程，要求聚氨酯防水涂料拉伸强度达60 MPa以上，固含量达98%以上，所以对聚氨酯防水涂料提出了更高的要求[1-2]。本文重点介绍一种高强度单组分聚氨酯防水涂料，并讨论分析体系中聚醚比例、R值、粉料含量、催化剂对高强度聚氨酯防水涂料成膜后力学性能的影响。1 实验部分11 原材料聚醚多元醇(2000D、330N、1000D)：工业级，山东蓝星东大化工有限责公司；甲苯二异氰酸酯(TDI)：工业级，上海巴斯夫有限公司；氯化石蜡(52)：工业级，广州江盐化工有限责任公司；煅烧滑石粉(1 250目)：工业品，阳山县华兴精细微粉厂；催化剂(二月桂酸二丁基锡)：工业级，上海雨田化工有限公司；抗氧剂：工业级，广州市深创化工有限公司；凹凸棒土：工业级，明光市飞洲新材料有限公司。12 主要仪器电子万能拉力实验机：WDW-5型，广州奥金工业自动化系统有限公司；电热鼓风干燥箱：DHG-9070，上海浦东荣丰科学仪器有限公司；养护箱：JBY-30B型，沧州科达路桥实验仪器厂。13 基本配方高强度单组分聚氨酯防水涂料基本配方见表1。14 制备工艺将氯化石蜡、聚醚1000D、2000D、330N、滑石粉、凹凸棒土按配方量加入反应瓶中，升温至100～110℃，保持压力-008～-01 MPa脱水2 h，降温至80 ℃加入二苯基甲烷二异氰酸酯反应3 h，完成后降温至60℃，加入二月桂酸二丁基锡、抗氧剂搅拌均匀出料制得高强度单组分聚氨酯防水涂料。15 涂膜制备将制得的高强度单组分聚氨酯防水涂料刮涂到涂有脱模剂的玻璃板上，制得厚度为(1502) mm的涂层，在标准实验条件(232) ℃，相对湿度60%15%下成膜，养护96 h，然后脱模，涂膜翻过来再在标准实验条件下养护72 h，制得涂膜防水层。16 性能测试涂料表干时间按GB/T 167771997中1221进行测试，采用B法；实干时间按GB/T 167771997中1222进行测试，采用B法；拉伸性能按GB/T 167771997中822进行实验，用WDW-5型电子万能拉力试验机(广州澳金工业自动化系统有限公司)进行测定，拉伸速度为500 mm/min；其他性能均按照GB/T 192502013《聚氨酯防水涂料国家标准》Ⅱ型指标检测。2 结果与讨论21 聚醚1000D、2000D、330N质量比对涂膜性能的影响在实验配方中保持体系NCO质量分数不变，将聚醚1000D、2000D、330N按不同比例进行实验，结果如表2所示。实验表明：在体系中随着小分子量聚醚1000D、2000D含量的增加，涂膜的拉伸强度、撕裂强度呈上升趋势，断裂伸长率呈下降趋势。因此，在制备高强度聚氨酯防水涂料时，要调整合适的聚醚比例以满足标准要求，从上述实验可知：聚醚质量比4∶5∶1、6∶6∶1时，制得的高强度单组分聚氨酯防水涂料满足GB192502013《聚氨酯防水涂料国家标准》Ⅱ型指标。22 R值对涂膜力学性能的影响R值即涂料配比体系中n(NCO)/n(OH)比例，聚氨酯防水涂料体系的特征参数。在对比实验中，确定1000D、2000D、330N质量比为6∶6∶1，按不同R值进行实验，结果如图1所示。从图1可以看出，高强度单组分聚氨酯防水涂料涂膜强度、伸长率随R值增大而增大，这是因为在R值增大，NCO含量增大，在成膜过程中与空气中的水汽反应交联越充分，强度、伸长率增大，当R值增大到21以后，逐渐会导致NCO含量过量，反应趋于平稳，交联点越来越多，延伸下降，强度增加趋于平稳。23 粉料含量对涂膜力学性能的影响粉料在高强度单组分聚氨酯防水涂料配方体系中主要起到增强涂膜致密性、强度和撕裂强度的作用，而且还能降低整个配方体系的应用成本，有增加涂膜遮盖力等好处。在实验过程中，保持聚醚质量比为4∶5∶1，R值为21，分析不同粉料含量对涂膜力学性能和涂料应用黏度的影响，结果如表3、图2所示。从表2可以看出，粉料含量增加，涂膜力学性能包括强度、断裂伸长率、撕裂强度都增大，当粉料含量达30%时，力学性能最佳，粉料含量大于30%后，涂膜断裂伸长率开始降低，从图2分析，粉料含量增大，体系黏度增大，由于涂料在施工过程中最适宜的黏度为8 000～10 000 mPa s，所以整个体系粉料含量应控制在30%～35%最合适。24 催化剂含量对涂膜表干、实干、力学性能的影响催化剂在高强度单组分聚氨酯防水涂料中主要催化体系中NCO与空气中的H2O反应固化成膜，催化剂的含量对体系影响至关重要。不同含量的催化剂对涂膜表干、实干、力学性能的影响见表4所示。可以看出，催化剂含量增大，表干时间、实干时间缩短，拉伸强度、断裂伸长率、撕裂强度等力学性能增强，当催化剂含量大于015%后，涂膜性能增幅不大，性能趋于平稳，在实际应用过程中表干时间控制在4～5 h为宜。综合考虑高强度单组分聚氨酯防水涂料体系催化剂含量控制在015%～020%范围内，涂膜综合性能最佳。3 结 语本文重点分析了高强度单组分聚氨酯防水涂料体系中聚醚比例、R值、粉料含量、催化剂对高强度单组分聚氨酯防水涂料成膜后力学性能的影响。经测试结果对比，该高强度单组分聚氨酯防水涂料中配比中控制聚醚质量比4∶5∶1、6∶6∶1、R值比例21、粉料含量为30%、催化剂含量在015%～020%范围内时制得的高强度单组分聚氨酯防水涂料涂膜物理性能和应用性能达到最佳。